1. 电力电子范畴的开展
近年来,以车载范畴、工业设备和可再生动力范畴为中心,对电力电子技能的重视度越来越高。尤其在车载范畴,受轿车尾气排放法规的约束,“进步油耗功用”已被定位为重要的课题,各轿车厂家均大力开展对相关新技能的研讨。为了开宣布油耗更低的轿车,不只仅测验引入新一代功率元器件来进步功率转化功率,还经过与蓄电设备相结合的深入研讨,力求完成体系全体的低功耗与高效能。
别的,以日本商场为首,对轿车的低油耗要求十分严苛,促进了愈加环保的轿车的开发进程。(图1)
(图1)各国的油耗标准改变
※来历:本公司依据富士奇美拉总研《2013车载电子元器件&组件总查询》(2012年12月4日发行)作成
2. 蓄电设备的新运用技能
以电动轿车和混合动力车为代表,在车载范畴选用大容量蓄电设备现已越来越遍及。不只是以往的铅电池,锂离子电池和大容量电容器也执政电子化方向开展,相关运用技能的研讨也越来越活泼。
蓄电设备依据其品种,在性质上各自具有不同的优缺点,一般差异运用于可以发挥其各自特色的用处中。例如,说到蓄电设备,首要想到的应该是锂离子电池。锂离子电池在智能手机、平板电脑及笔记本电脑相关的产品中运用广泛。因其能量密度(单位面积的蓄电量)功用优异,在混合动力车和电动轿车中也被作为主电池广泛运用。(图2)
(图2)蓄电设备的分类
然后是近年来在运用中备受瞩目的双电层电容器(以下称EDLC:Electric Double Layer Capacitor)。EDLC在能量密度方面的功用不如锂离子电池,但在功率密度(单位时刻内能处理的电量)方面却具有十分优异的特性。EDLC充放电功率高,可瞬间供给大容量电力。以往,首要设备于移动设备和小型电子设备中,作为在电源电量下降时为CPU供电的备用电源运用。一直以来,几F左右的EDLC产品占有干流商场,但最近大容量化趋势明显,几百F乃至几千F产品类型的商场占有率已逐渐进步。(图3、4)
(图3)大容量电容器商场规模推移和猜测
※来历:(株)矢野经济研讨所《关于2013年大容量电容器商场的查询结果》(2013年7月3日发行)
(图4)双电层电容器(EDLC)单元
来历:日本贵弥功株式会社
大容量%&&&&&%器首要作为瞬低时的备用电源、再生动力相关设备的电源不稳守时的备用电源、以及起重机等工业用设备和工程机械中的动力再生设备等运用。其用处或许并不是身边常见的范畴,但近年来,着眼于其功率密度和充放电特性优于其他蓄电设备的优势,已开端在轿车范畴中运用。其结构机理是,在再生制动体系部分,经过将制动时发生的能量在短时刻内充入到充电功率杰出的EDLC中,并给车内的电子体系供电,来辅佐以往由引擎发电和铅电池承当的电力。
此外,EDLC还具有重复充放电导致的功用劣化少,低烟难燃、组成资料不含重金属的特色,比起其他蓄电设备具有寿命长、安全、环保等优势。
现在也现已开端运用这些特色,对进一步将其与锂离子电池之类的二次电池具有的优势相结合的新运用和或许性打开研讨。
3. EDLC所需的电池平衡电路
EDLC每节电池的电压一般约为2.5V。例如,作为12V电源线的备用电源运用时,将5节或6节电池串联衔接即可组成约12V的电源。此刻,需求使各节电池的电压均衡,因而需求操控电池平衡的电路。因为假如各节电池的电压不均衡,则施加于某一节电池的电压就会偏高,然后导致电池劣化。因为EDLC自身具有寿命长的特色,因而,使电池电压平衡是使其充分发挥其功用特色的有用办法。
4. EDLC用电池平衡IC “BD14000EFV-C”
ROHM此次开宣布专用于EDLC的电池平衡IC“BD14000EFV-C”。该产品不只具有EDLC的电池平衡功用,还具有各种监测功用。运用该产品,可构筑安全且具有杰出可靠性的EDLC体系。下面具体介绍产品的首要特色。
①将电池平衡功用集成于1枚芯片,保证高可靠性并大大削减元器件数量
此次开发的BD14000EFV-C,仅1枚IC即可操控4~6节电池的EDLC。产品选用简略的分流方法,可经过外置电阻设定分流电流值。经过该IC自身的ON/OFF来操控内置的MOS开关,然后完成各节电池的电压均衡。也就是说,只是经过该IC即可用十分简略的结构轻松完成电池平衡功用。(图5)
(图5)BD14000EFV-C的框图
例如,用分立元器件组成这样的电池平衡电路时,每节电池都需求杂乱的平衡电路,致使需求巨大的元器件数量。为进步安全性而设置过电压检测电路时,也需求相应的元器件,带来设备面积添加、办理的元器件项目増加、本钱添加等担负。别的,因为运用的元器件数量过多,每个产品的差异使保证可靠性也成为很困难的课题。
本产品不只将所搭载元器件集于一体,并且规划为%&&&&&%产品,可完成更高功用,还可使电池电压标准不同的产品的很多电池平衡电路完成标准化,然后十分有助于削减办理%&&&&&%的数量。(图6)
(图6)单芯片集成,使规划更简略
②快捷的扩展性
可依据不同的EDLC元件耐压、用处、充放电频率及温度环境等,将电池平衡电压设定到最佳值。BD14000EFV-C经过将VSET0~2的3个端子别离设定为High或Low,可在2.4V~3.1V之间设定电池平衡电压,因而可支撑各种EDLC运用。
检测电压精度在常温(Ta=25℃)下保证±1.0%(MAX),在-40~105℃的作业温度范围下,保证±2.0%(MAX)。
不只如此,还可将多个BD14000EFV-C串联衔接,来支撑高电压运用(备用电源、工程机械等)。(图7)
(图7)支撑各种EDLC
③可分两档监测过电压的安全规划
可分两档两层监测EDLC电池电压的过电压状况。
VO_OVLO1端子检测第1档的过电压值,并FLAG输出到微操控器。当检测到第2档的过电压值时,则VO_OVLO2端子FLAG输出。因而,不管哪节电池发生劣化痕迹,体系均可辨认,并显现电池的替换时刻提示。
关于过电压值,第1档电池平衡电压可从+0.15V或+0.25V两种形式中挑选,第2档电池平衡电压可从+0.3V或+0.5V两种形式中挑选。可将OVLOSEL端子切换为High或Low进行设定。
④内置电池检测功用,监测电池平衡
BD14000EFV-C内置有称为“电池检测功用”的监测功用。一切通道的内置分流开关均正常作业,FLAG输出到VO_OK端子。由此,可承认EDLC模块的状况是否彻底完成电池平衡。
没有这种功用的电池平衡电路,需求在查看工序中逐节承认一切通道的电池平衡功用是否正常运转。而运用该功用,可经过辨认VO_OK端子的输出,承认电池平衡功用是否正常运转,具有减缩查看时刻和本钱的优势。ROHM现正在申请专利。
⑤无迟滞,可削减不必要的电流耗费
在电池平衡用的检测电路中,选用无迟滞式比较器。(图8)
(图8)有无迟滞功用的电流耗费比较
选用有迟滞的比较器时,免除电压低于检测电压,当检测免除时,即便电池电压比检测电压低,因为电池平衡开关处于ON的状况,因而会发生不必要的分流电流耗费。而选用无迟滞式比较器时,检测电压和免除电压相同,当检测免除时,电池电压一旦低于检测电压,电池平衡开关就会OFF,不会发生不必要的分流电流耗费。可见,经过运用无迟滞式比较器,完成了高功率的电池平衡。
⑥车载级质量
BD14000EFV-C的标准满意世界质量标准AEC-Q100。在车载相关的运用中也可放心运用。
5.总结
综上所述,BD14000EFV-C将对EDLC电池平衡电路的要求集成于1枚芯片,完成了安心且可靠性优异的EDLC体系。不只如此,还十分有助于减轻规划担负,缩短开发周期。ROHM将会运用多年来堆集的模仿规划技能,不断促进愈加环保的蓄电设备的运用遍及。